1、單片機原理及應用單片機原理及應用教學課件教學課件第第3 3章章 MCS-51MCS-51單片機的內部資源及運用單片機的內部資源及運用主要內容：主要內容： MCS-51單片機內部各器件的詳細構造、組成原單片機內部各器件的詳細構造、組成原理、任務方式的設置及典型運用，為讀者后續學習單理、任務方式的設置及典型運用，為讀者后續學習單片機運用系統設計、充分利用單片機內部資源處理工片機運用系統設計、充分利用單片機內部資源處理工程實踐問題奠定根底。程實踐問題奠定根底。重點重點 在于各器件任務方式的設置及靈敏運用，在于各器件任務方式的設置及靈敏運用，難點在于中斷系統和定時器難點在于中斷系統和定時器/計數器的運

2、用。計數器的運用。 單片機原理及應用單片機原理及應用教學課件教學課件 3.1.1 MCS-51 3.1.1 MCS-51內部并行內部并行I/OI/O口口 80518051有有4 4個個8 8位并行位并行I/OI/O口，分別命名為口，分別命名為P0, P1, P2P0, P1, P2和和P3P3口?？凇?1 1P0P0口口 P0P0口為雙向三態輸入口為雙向三態輸入/ /輸出口，輸出口， P0P0口既可作口既可作為地址為地址/ /數據總線口，又可作為通用數據總線口，又可作為通用I/OI/O口，可驅動口，可驅動8 8個個TTLTTL輸入。在訪問輸入。在訪問3.1 MCS-513.1 MCS-51單片

3、機的并行單片機的并行I/OI/O口口 外部存儲器時，外部存儲器時，P0口作地址口作地址/數據總線復用口，是一個真數據總線復用口，是一個真正的雙向口，并分時送出地正的雙向口，并分時送出地址的低址的低8位和送出或接納位和送出或接納相應存儲單元的數據。作通相應存儲單元的數據。作通用用I/O口時，口時，P0口只是一個準口只是一個準雙向口，需求在外部引腳處雙向口，需求在外部引腳處外接上拉電阻。外接上拉電阻。 P0口的位構口的位構造如右圖所示。造如右圖所示。單片機原理及應用單片機原理及應用教學課件教學課件 2 2P2P2口口 P2口常用做外部存儲器的高8位地址口。當不用做地址口時，P2口也可作為通用I/O

4、口，這時它也是一個準雙向I/O口。不用外接上拉電阻就可以驅動任何MOS驅動電路，且只能驅動4個TTL輸入。P2口的位構造如右圖所示。3 3P1P1口口 P1P1口常用做通用口常用做通用I/OI/O口，口，它也是一個規范的準雙向它也是一個規范的準雙向I/OI/O口，口，不用外接上拉電阻就可以驅動不用外接上拉電阻就可以驅動任何任何MOSMOS驅動電路，且只能驅動驅動電路，且只能驅動4 4個個TTLTTL輸入。輸入。P1P1口的位構造如口的位構造如右圖所示。右圖所示。單片機原理及應用單片機原理及應用教學課件教學課件 4 4P3P3口口 P3P3口是一個雙功能口，口是一個雙功能口，第一功能與第一功能與

5、P1P1口一樣可用做口一樣可用做通用通用I/OI/O口，也是一個準雙向口，也是一個準雙向I/OI/O口，能驅動口，能驅動4 4個個TTLTTL輸入。輸入。另外還具有第二功能。另外還具有第二功能。P3P3口口任務在第二功能時各管腳定任務在第二功能時各管腳定義如下表所示。義如下表所示。 P3P3口的位構口的位構造圖如右圖所示。造圖如右圖所示。 單片機原理及應用單片機原理及應用教學課件教學課件 3.1.2 MCS-513.1.2 MCS-51內部并行內部并行I/OI/O口的運用口的運用 MCS-51I/OMCS-51I/O端口的操作方式：端口的操作方式：1 1輸出數據方式：輸出數據方式：CPUCPU

6、經過一條數據傳送指令就可以把輸出經過一條數據傳送指令就可以把輸出數據寫入數據寫入P0P0P3P3的端口鎖存器，然后經過輸出驅動器送到的端口鎖存器，然后經過輸出驅動器送到端口引腳線。例如，下面的指令均可在端口引腳線。例如，下面的指令均可在P0P0口輸出數據?？谳敵鰯祿?。 MOV P0, AMOV P0, A ANL P0, #data ANL P0, #data ORL P0, A ORL P0, A2 2讀端口數據方式：讀端口數據方式： CPUCPU讀入的這個數據并非端口引腳線讀入的這個數據并非端口引腳線上的數據。讀端口數據可以直接讀端口。例如，下面的指上的數據。讀端口數據可以直接讀端口。例如

7、，下面的指令均可以從令均可以從P1P1口輸入數據?？谳斎霐祿?。 MOV A, P1MOV A, P1 MOV 20H, P1 MOV 20H, P1 MOV R0, P1 MOV R0, P1 MOV R0, P1 MOV R0, P1單片機原理及應用單片機原理及應用教學課件教學課件 3 3讀端口引腳方式：讀端口引腳方式可以從端口讀端口引腳方式：讀端口引腳方式可以從端口引腳上讀入信息。在這種方式下，引腳上讀入信息。在這種方式下，CPUCPU首先必需使首先必需使欲讀端口引腳所對應的鎖存器置欲讀端口引腳所對應的鎖存器置1 1，然后才干讀端，然后才干讀端口引腳。因此，用戶在讀引腳時必需先置位鎖存口引

8、腳。因此，用戶在讀引腳時必需先置位鎖存器后讀，延續運用兩條指令。例如，下面的程序器后讀，延續運用兩條指令。例如，下面的程序可以讀可以讀P1P1引腳上的低引腳上的低4 4位信號。位信號。 MOV P1, #0FH ; MOV P1, #0FH ; 置位置位P1P1引腳的低引腳的低4 4位鎖位鎖存器存器 MOV A, P1 ; MOV A, P1 ; 讀讀P1P1引腳上的引腳上的低低4 4位信號送累位信號送累 加加器器A A單片機原理及應用單片機原理及應用教學課件教學課件 在I/O口直接用做輸入/輸出時，CPU既可以把它們看做數據口，也可以看做形狀口，這是由用戶決議的。 例題1要求將兩個BCD撥碼

9、開關的數字和，在LED數碼管上顯示出來。用CD4511驅動LED 解：CD4511是BCD鎖存段碼譯碼共陰LED驅動集成電路，其引腳如右圖所示，各引腳功能如下： VCC：接正電源； Vss：接地； A, B, C, D：BCD碼輸入腳A為最低位，D為最高位； QaQg：段碼輸出腳，高電平有效，最大可輸出25mA電流； BI：熄滅，接低電平那么QaQg全部輸出低電平； LT：點亮測試，接低電平那么QaQg全部輸出高電平； LE：鎖存允許，接高電平鎖存，那么輸出不會隨BCD碼輸入改動。1 1I/OI/O口直接用于輸入口直接用于輸入/ /輸出輸出 單片機原理及應用單片機原理及應用教學課件教學課件 硬

10、件電路設計：硬件電路設計：BCDBCD撥碼開關為撥碼開關為4 4位，兩個位，兩個BCDBCD撥碼開關分別接撥碼開關分別接至至P3P3口的高四位和低四位留意：應銜接上拉電阻，由口的高四位和低四位留意：應銜接上拉電阻，由P1P1口的高四位和低四位經過兩片口的高四位和低四位經過兩片CD4511CD4511分別擴展兩位分別擴展兩位LEDLED。硬件電路如以下圖所示。硬件電路如以下圖所示。 單片機原理及應用單片機原理及應用教學課件教學課件 軟件設計思想：讀軟件設計思想：讀P3口引腳，得到輸入數據，將數據分成口引腳，得到輸入數據，將數據分成2個個4位位BCD碼，求碼，求BCD碼和，輸出到碼和，輸出到P1口

11、，經過口，經過CD4511驅動驅動LED顯示。程序如下：顯示。程序如下： ORG 0100H MOV P3, #0FFH ; 讀引腳先對其寫讀引腳先對其寫1 MOV A, P3; 讀引腳讀引腳 CPL A ; 取反，取真正的鍵值取反，取真正的鍵值 MOV 20H, A; A中的數據送中的數據送20H單元保管單元保管 SWAP A ; A中的內容半字節交換中的內容半字節交換 ANL A, #0FH ; A中得到原高中得到原高4位的反碼位的反碼 ANL 20H, #0FH ; 20H單元中得到原低單元中得到原低4位的反碼位的反碼 ADD A, 20H ; A中為原高低中為原高低4位反碼之和位反碼之

12、和 DA A ; BCD碼調整碼調整 MOV P1, A; 輸出到輸出到P1口口 SJMP $ ; 程序執行完，程序執行完，“原地踏原地踏步步 END單片機原理及應用單片機原理及應用教學課件教學課件 2 2I/OI/O口擴展外部鎖存器口擴展外部鎖存器 為了提高數據傳輸速率，MCS-51單片機經常需求使I/O口經過外部鎖存器和輸入設備相連。如以下圖所示為8051經過74LS373與輸入設備銜接的接口圖。經過中斷方式讀取數據，8051呼應該中斷懇求后在中斷效力程序中經過下面的指令讀取輸入數據： MOV DPTR, #7FFFH ; DPTR指向74LS373端口，地址為7FFFH MOVX A,

13、DPTR ; 讀入數據到A中 單片機原理及應用單片機原理及應用教學課件教學課件 3.2 MCS-51單片機的中斷系統 計算機與外界的聯絡是經過外部設備也稱為外設、輸入/輸出設備或I/O設備與外界聯絡的。計算機與外設之間不是直接相連的，而是經過不同的接口電路來到達彼此間的信息傳送的目的。 計算機與外設之間交換信息的方式： 1無條件傳送方式：外設對計算機來說總是預備好的。 2查詢傳送方式：傳送前計算機先查詢外設的形狀，假設曾經預備好就傳送，否那么就繼續查詢/等待。 3中斷傳送方式：外設經過懇求中斷的方式與計算機進展數據傳送。 4直接存儲器存取方式(DMA)：傳送數據的雙方直接經過總線傳送數據, 不

14、經CPU中轉。單片機原理及應用單片機原理及應用教學課件教學課件 3.2.1 3.2.1 中斷的根本概念中斷的根本概念 1 1中斷的定義中斷的定義 所謂所謂“中斷，是指中斷，是指CPUCPU執行正常程序時，系統中出現執行正常程序時，系統中出現特殊懇求，特殊懇求，CPUCPU暫時中止當前的程序，轉去處置更緊急的事暫時中止當前的程序，轉去處置更緊急的事件執行中斷效力程序，處置終了中斷效力完成后，件執行中斷效力程序，處置終了中斷效力完成后，CPUCPU自動前往原程序的過程。自動前往原程序的過程。 作用：采用中斷技術可以提高作用：采用中斷技術可以提高CPUCPU效率、處理速度矛盾、效率、處理速度矛盾、實

15、現并行任務、分時操作、實時處置、缺點處置、應付突發實現并行任務、分時操作、實時處置、缺點處置、應付突發事件，可使多項義務共享一個資源事件，可使多項義務共享一個資源CPUCPU。 中斷與子程序的最主要區別：子程序是預先安排好的，中斷與子程序的最主要區別：子程序是預先安排好的，中斷是隨機發生的。中斷是隨機發生的。 中斷涉及的幾個環節：中斷源、中斷涉及的幾個環節：中斷源、 中斷懇求、開放中斷、中斷懇求、開放中斷、維護現場、中斷效力、恢復現場、中斷前往。維護現場、中斷效力、恢復現場、中斷前往。單片機原理及應用單片機原理及應用教學課件教學課件 2. 2. 中斷源中斷源 中斷源是指引起中斷的設備或事件，或

16、發出中斷懇求的源頭。中斷源是指引起中斷的設備或事件，或發出中斷懇求的源頭。 3. 3. 中斷的分類中斷的分類 中斷按功能通常可分為可屏蔽中斷、非屏蔽中斷和軟件中斷中斷按功能通?？煞譃榭善帘沃袛?、非屏蔽中斷和軟件中斷三類。三類。 可屏蔽中斷是指可屏蔽中斷是指CPUCPU可以經過指令來允許或屏蔽中斷的懇求。可以經過指令來允許或屏蔽中斷的懇求。 非屏蔽中斷是指非屏蔽中斷是指CPUCPU對中斷懇求是不可屏蔽的，一旦出現，對中斷懇求是不可屏蔽的，一旦出現，CPUCPU必需呼應。必需呼應。 軟件中斷那么是指經過相應的中斷指令使軟件中斷那么是指經過相應的中斷指令使CPUCPU呼應中斷。呼應中斷。 4. 4.

17、 中斷優先權與中斷嵌套中斷優先權與中斷嵌套 中斷優先級也稱為中斷優先權：給每個中斷源指定中斷中斷優先級也稱為中斷優先權：給每個中斷源指定中斷呼應的優先級別，呼應的優先級別， CPUCPU按中斷源的優先級高低順序呼應各中斷源按中斷源的優先級高低順序呼應各中斷源發出的中斷懇求。發出的中斷懇求。 中斷嵌套：在某一瞬間，中斷嵌套：在某一瞬間，CPUCPU因呼應某一中斷源的中斷懇求因呼應某一中斷源的中斷懇求而正在執行它的中斷效力程序時，假設又有一級別高的中斷源向而正在執行它的中斷效力程序時，假設又有一級別高的中斷源向CPUCPU發出中斷懇求，且發出中斷懇求，且CPUCPU的中斷是開放的，的中斷是開放的，

18、CPUCPU可以把正在執行可以把正在執行的中斷效力程序暫停下來，轉而呼應和處置優先權更高的中斷源的中斷效力程序暫停下來，轉而呼應和處置優先權更高的中斷源的中斷懇求，等處置完后再轉回來，繼續執行原來的中斷效力程的中斷懇求，等處置完后再轉回來，繼續執行原來的中斷效力程序，這就是中斷嵌套。序，這就是中斷嵌套。 中斷嵌套的過程和子程序嵌套過程類似，子程序的前往指令中斷嵌套的過程和子程序嵌套過程類似，子程序的前往指令是是RETRET，而中斷效力程序的前往指令是，而中斷效力程序的前往指令是RETIRETI。單片機原理及應用單片機原理及應用教學課件教學課件 5. 5. 中斷呼應及處置過程中斷呼應及處置過程

19、維護斷點維護斷點 尋覓中斷源尋覓中斷源 中斷處置中斷處置 中斷前往中斷前往維護斷點和尋覓中斷源都是由硬件自動完成的，用戶不用思索。維護斷點和尋覓中斷源都是由硬件自動完成的，用戶不用思索。6. 6. 中斷系統的功能中斷系統的功能中斷系統：可以實現中斷功能的硬件電路和軟件程序。中斷系統：可以實現中斷功能的硬件電路和軟件程序。中斷系統的功能：可以實現中斷優先權排隊、中斷嵌套、自動中斷系統的功能：可以實現中斷優先權排隊、中斷嵌套、自動呼應中斷和中斷前往等功能。呼應中斷和中斷前往等功能。 MCS-51 MCS-51單片機的大部分中斷電路都是集成在芯片內部的，只單片機的大部分中斷電路都是集成在芯片內部的，

20、只需外部中斷懇求信號產生電路才分散在各中斷源電路和接口電需外部中斷懇求信號產生電路才分散在各中斷源電路和接口電路中。路中。單片機原理及應用單片機原理及應用教學課件教學課件 3.2.2 MCS-513.2.2 MCS-51的中斷系統的中斷系統 MCS-51提供了5個中斷源，2個中斷優先級控制，可實現2個中斷效力嵌套?？山涍^程序設置中斷的允許或屏蔽，設置中斷的優先級。1MCS-51的中斷源 8051允許5個中斷源：1外部中斷源中斷標志為IE0和IE1 由 P3.2 端口線引入，低電平或下降沿引起。 由 P3.3 端口線引入，低電平或下降沿引起。2內部中斷源 中斷標志為TF0、TF1和TI/RI T

21、0：定時/計數器0中斷，由T0回零溢出引起。 T1：定時/計數器1中斷，由T1回零溢出引起。 TI/RI：串行I/O中斷，完成一幀字符發送/接納引起。0INT1INT單片機原理及應用單片機原理及應用教學課件教學課件 8051的中斷構造如以下圖所示。的中斷構造如以下圖所示。 單片機原理及應用單片機原理及應用教學課件教學課件 CPU識別中斷懇求的根據：識別中斷懇求的根據： CPU在每個機器周期的在每個機器周期的S5P2期間，會自動查詢各個中斷懇求期間，會自動查詢各個中斷懇求標志位，假設查到某標志位被置位標志位，假設查到某標志位被置位,將啟動中斷機制。將啟動中斷機制。2中斷控制中斷控制 MCS-51

22、單片機設置了單片機設置了4個公用存放器用于中斷控制，用戶經個公用存放器用于中斷控制，用戶經過設置其形狀來管理中斷系統。過設置其形狀來管理中斷系統。1定時器控制存放器定時器控制存放器TCON 88H TF1 TR1 TF0 TR0 IE1 IT1 IE0 IT0TF1 TR1 TF0 TR0 IE1 IT1 IE0 IT0TF0/TF1：定時器溢出中斷懇求標志位由硬件自動置位。 =0：定時器未溢出； =1：定時器溢出由全“1變成全“0時由硬件自動置位，懇求中斷，中斷被CPU呼應后由硬件自動清零。單片機原理及應用單片機原理及應用教學課件教學課件 TR0/TR1：定時器運轉啟?？刂莆豢捎捎脩艚涍^軟件

23、設置：定時器運轉啟停控制位可由用戶經過軟件設置 。 =0：定時器停頓運轉；：定時器停頓運轉； =1：定時器啟動運轉。：定時器啟動運轉。IE0/IE1：外部中斷懇求標志位由硬件自動置位：外部中斷懇求標志位由硬件自動置位 ，中斷呼應后，中斷呼應后轉向中斷效力程序時，由硬件自動清轉向中斷效力程序時，由硬件自動清0 。 =0：沒有外部中斷懇求；：沒有外部中斷懇求； =1：有外部中斷懇求。：有外部中斷懇求。IT0/IT1：外部中斷懇求的觸發方式控制位可由用戶經過軟件設：外部中斷懇求的觸發方式控制位可由用戶經過軟件設置置 。 =0：在：在INT0/INT1端懇求中斷的信號低電平有效；端懇求中斷的信號低電平

24、有效； =1：在：在INT0/INT1端懇求中斷的信號負跳變有效。端懇求中斷的信號負跳變有效。單片機原理及應用單片機原理及應用教學課件教學課件 2 2串行口控制存放器串行口控制存放器SCON SCON 98H98H TI/RI：串行口發送：串行口發送/接納中斷懇求標志位由硬件自動置位，接納中斷懇求標志位由硬件自動置位，必需由用戶在中斷效力程序中用軟件清必需由用戶在中斷效力程序中用軟件清0。 =0：沒有串行口發送：沒有串行口發送/接納中斷懇求；接納中斷懇求； =1：有串行口發送：有串行口發送/接納中斷懇求。接納中斷懇求。 SCON的高的高6位用于串行口任務方式設置和串行口發送位用于串行口任務方式

25、設置和串行口發送/接接納控制。納控制。 3中斷允許控制存放器中斷允許控制存放器IE 0A8H SM0 SM1 SM2 REN TB8 RB8 TI RISM0 SM1 SM2 REN TB8 RB8 TI RI EA ES ET1 EX1 ET0 EX0 EA ES ET1 EX1 ET0 EX0單片機原理及應用單片機原理及應用教學課件教學課件 3中斷允許控制存放器中斷允許控制存放器IE 0A8H EA ES ET1 EX1 ET0 EX0 EA ES ET1 EX1 ET0 EX0EX0/EX1/ET1/ET0/ES 位：分別是位：分別是 / ，T0/T1，串行，串行口的中斷允許控制位。口的

26、中斷允許控制位。 =0 ：制止中斷；：制止中斷； =1 ：允許中斷。：允許中斷。EA：總的中斷允許控制位總開關：總的中斷允許控制位總開關： =0 ：制止全部中斷；：制止全部中斷； =1 ：允許中斷。：允許中斷。1INT0INT單片機原理及應用單片機原理及應用教學課件教學課件 4 4中斷優先級控制存放器中斷優先級控制存放器IP IP 0B8H0B8H 8051有兩個中斷優先級，即高優先級和低優先級，每個中斷源都可設置為高或低中斷優先級，以便CPU對一切的中斷實現兩級中斷嵌套。 8051內部中斷系統對各中斷源的中斷優先級有一個一致的規定，稱為自然優先級也稱為系統缺省優先級。如下表所示。 8051單

27、片機的中斷優先級采用了自然優先級和人工設置高、低優先級的戰略，中斷處于同一級別時，就由自然優先級確定。開機時，每個中斷都處于低優先級，中斷優先級可以經過程序來設定，由中斷優先級存放器IP來一致管理。 單片機原理及應用單片機原理及應用教學課件教學課件 4 4中斷優先級控制存放器中斷優先級控制存放器IP IP 0B8H0B8H PS PT1 PX1 PT0 PS PT1 PX1 PT0 PX0PX00INT1INTPX0/PX1： / 優先級控制位：優先級控制位： =0 ：屬低優先級；：屬低優先級； =1 ：屬高優先級。：屬高優先級。PT0/PT1：T0/T1中斷優先級控制位：中斷優先級控制位：

28、=0 ：屬低優先級；：屬低優先級； =1 ：屬高優先級。：屬高優先級。PS1：串行口中斷優先級控制位：串行口中斷優先級控制位： =0 ：屬低優先級；：屬低優先級； =1 ：屬高優先級。：屬高優先級。單片機原理及應用單片機原理及應用教學課件教學課件 中斷優先級處置原那么： 對同時發生多個中斷懇求時： 不同優先級的中斷同時懇求：先高后低 一樣優先級的中斷同時懇求：按序執行 正處置低優先級中斷又接到高級別中斷：高打斷低 正處置高優先級中斷又接到低級別中斷：高不理低單片機原理及應用單片機原理及應用教學課件教學課件 3中斷呼應 1中斷呼應的條件中斷呼應的條件 MCS-51單片機任務時，在每個機器周期中都

29、會去查詢各個單片機任務時，在每個機器周期中都會去查詢各個中斷標志，假設有中斷懇求。必需滿足以下條件單片機才干呼中斷標志，假設有中斷懇求。必需滿足以下條件單片機才干呼應中斷。應中斷。 相應的中斷是開放的；相應的中斷是開放的； 沒有同級的中斷或更高級別的中斷正在處置；沒有同級的中斷或更高級別的中斷正在處置； 正在執行的指令必需執行完最后正在執行的指令必需執行完最后 1個機器周期；個機器周期； 假設正在執行假設正在執行RETI，或正在訪問，或正在訪問IE或或IP存放器存放器,那么必需執那么必需執行完當前指令的下一條指令。后方能呼應中斷。行完當前指令的下一條指令。后方能呼應中斷。單片機原理及應用單片機

30、原理及應用教學課件教學課件 2 2中斷呼應的過程中斷呼應的過程 中斷過程包括中斷懇求、中斷呼應、中斷效力、中斷前往四個階段。 中斷懇求：中斷源將相應懇求中斷的標志位置 “1，表示發出懇求，并由CPU 查詢。 中斷呼應：在中斷允許條件下相應中斷。斷點入棧撤除中斷標志封鎖低同級中斷允許中斷入口地址送PC。 這些任務都是由硬件自動完成的。 中斷效力：根據入口地址轉中斷效力程序，包含維護現場、執行中斷主體、恢復現場。 中斷前往：執行中斷前往RETI指令斷點出棧開放中斷允許前往原程序。單片機原理及應用單片機原理及應用教學課件教學課件 中斷效力程序入口地址：中斷效力程序入口地址： 中斷呼應的主要內容就是由

31、硬件自動生成一條長調用指中斷呼應的主要內容就是由硬件自動生成一條長調用指令令LCALL addr16LCALL addr16，CPUCPU執行這條長調用指令便呼應中斷，執行這條長調用指令便呼應中斷，轉入相應的中斷效力程序。這里的轉入相應的中斷效力程序。這里的addr16addr16就是程序存儲器中就是程序存儲器中相應的中斷效力程序的入口地址，相應的中斷效力程序的入口地址，MCS-51MCS-51的的5 5個中斷源的中斷個中斷源的中斷效力程序入口地址是固定的，如下表所示。效力程序入口地址是固定的，如下表所示。單片機原理及應用單片機原理及應用教學課件教學課件 8051的5個中斷源的中斷效力入口地址

32、之間相差8個單元。這8個存儲單元用來存儲中斷效力程序普通來說是不夠的。用戶常在中斷效力程序地址入口處放一條三字節的長轉移指令。普通地，主程序從0030H單元以后開場存放。例如：ORG 0000HLJMP MAIN ; 轉入主程序，START為主程序地址標號ORG 0003HLJMP INT0 ; 轉外中斷中斷效力程序ORG 000BHLJMP T0 ; 轉定時器T0中斷效力程序ORG 0030HMAIN: ; 主程序開場3中斷呼應時間 正常中斷呼應時間至少為38個機器周期，假設有同級或高級中斷效力，將延伸中斷呼應時間。單片機原理及應用單片機原理及應用教學課件教學課件 4中斷懇求的撤除 為了防止

33、中斷懇求標志沒有及時撤除而呵斥的反復呼應同一中斷懇求的錯誤， CPU在相應中斷時必需及時將其中斷懇求標志位撤除。 8051的5個中斷源的中斷懇求撤除的方法是不同的。1定時器溢出中斷懇求的撤除 定時器溢出中斷得到呼應后，其中斷懇求的標志位TF0和TF1由硬件自動復位。2串行口中斷懇求的撤除 串行口中斷得到呼應后，其中斷懇求的標志位TI和RI不能由硬件自動復位，必需由用戶在中斷效力程序的適當位置經過如下指令將它們撤除。 CLR TI ; 撤除發送中斷懇求標志 CLR RI ; 撤除接納中斷懇求標志 或采用字節型指令：ANL SCON, #0FCH單片機原理及應用單片機原理及應用教學課件教學課件 3

34、 3外部中斷懇求的撤除外部中斷懇求的撤除 外部中斷懇求的兩種觸發方式電平觸發和負邊沿觸發的中斷懇求撤除的方法是不同的。 負邊沿觸發方式：CPU在前一機器周期采到 / 引腳為高,后一機器周期采到為低才以為是一次中斷懇求，即依托CPU兩次檢測 或 上的負邊沿觸發電平形狀而置位外部中斷標志位IE0或IE1 。CPU 可記憶懇求、可由硬件自動撤除中斷懇求。 電平觸發方式： / 引腳上的低電平須繼續到中斷發生。假設中斷前往前仍未及時撤除低電平，雖然CPU在呼應中斷時能由硬件自動復位IE0或IE1，但引腳上的低電平仍會使曾經復位的IE0或IE1再次置位，產生反復中斷的錯誤。 0INT0INT1INT1IN

35、T0INT1INT單片機原理及應用單片機原理及應用教學課件教學課件 電平觸發型外部中斷懇求的撤除必需由外部硬件使或上的低電平隨著其中斷被呼應而變為高電平。其中斷懇求撤除的電路如以下圖所示。 外來的低電平反相CP端產生上跳沿 D端的“0輸出到Q端懇求中斷，中斷效力前往前對P1.0送“0 令Q端變為“1 指令如下： ANL P1，#0FEH 或CLR P1.0 ;令Q端置“1 ORL P1, #01H SETB P1.0 ;令SD端置“1,以免下次中斷來時Q端不能變“0單片機原理及應用單片機原理及應用教學課件教學課件 3.2.3 MCS-513.2.3 MCS-51中斷系統的編程中斷系統的編程 1

36、 1中斷初始化設置：開相應中斷允許中斷初始化設置：開相應中斷允許 IE IE 、根據需求、根據需求選擇優先級選擇優先級 IP IP 和選擇外中斷觸發方式和選擇外中斷觸發方式TCONTCON，設置計，設置計數器、串行口的有關參數。數器、串行口的有關參數。2 2中斷效力程序的編寫：中斷入口、維護現場、關中斷、中斷效力程序的編寫：中斷入口、維護現場、關中斷、中斷效力主體程序、恢復現場、開中斷、設置計數器、串行口中斷效力主體程序、恢復現場、開中斷、設置計數器、串行口的有關參數、中斷前往指令的有關參數、中斷前往指令RETI RETI 。 例題例題2 2 設設80518051外部中斷源接引腳外部中斷源接引

37、腳 ，中斷觸發方式，中斷觸發方式為電平觸發，試編制為電平觸發，試編制80518051中斷系統的初始化程序。中斷系統的初始化程序。解：采用位操作指令實現也可以采用傳送指令和邏輯指令。解：采用位操作指令實現也可以采用傳送指令和邏輯指令。 SETB EA SETB EA ; ; 開總中斷開總中斷 SETB EX0 SETB EX0 ; ; 開中斷開中斷 SETB PX0SETB PX0 ; ; 設置為高優先級設置為高優先級 CLR IT0CLR IT0 ; ; 設置為電平觸發方設置為電平觸發方式式0INT單片機原理及應用單片機原理及應用教學課件教學課件 例題例題3 3 經過外部中斷控制八盞燈循環點亮

38、。經過外部中斷控制八盞燈循環點亮。解：經過解：經過P1P1口擴展八盞燈，在口擴展八盞燈，在 引腳接一個按鈕開關引腳接一個按鈕開關到地，每按一下按鈕就懇求一次中斷，點亮一盞燈，中斷到地，每按一下按鈕就懇求一次中斷，點亮一盞燈，中斷效力那么是：依次點亮八盞燈中的一盞。采用邊沿觸發。效力那么是：依次點亮八盞燈中的一盞。采用邊沿觸發。硬件電路如以下圖所示。硬件電路如以下圖所示。1INT單片機原理及應用單片機原理及應用教學課件教學課件 程序如下：程序如下： ORG 0000H LJMP MAIN ORG 0013H ; 中斷效力程序入口地址中斷效力程序入口地址 LJMP IN11 MAIN：SETB E

39、A ; 開總中斷允許開總中斷允許“開關開關 SETB EX1 ; 開分中斷允許開分中斷允許“開關開關 CLR PX1 ; 低低 優先級也可不要此句優先級也可不要此句 SETB IT1 ; 邊沿觸發邊沿觸發 MOV A , #0FEH ; 給累加器給累加器A賦初值賦初值 SJMP $ ; 原地等待中斷懇求原地等待中斷懇求 IN11：RL A ; 左環移一次左環移一次 MOV P1，A ; 輸出到輸出到P1口口 RETI ; 中斷前往中斷前往 END單片機原理及應用單片機原理及應用教學課件教學課件 3.2.4 MCS-51擴展外部中斷懇求輸入口擴展外部中斷懇求輸入口 8051單片機只提供了兩個外部

40、中斷懇求輸入端，假設需求運用多于兩個的中斷源，就必需擴展外部中斷懇求輸入口。 1定時器/計數器用于擴展外部中斷懇求輸入口 8051單片機有兩個定時器/計數器，它們作為計數器運用時，計數輸入端T0或T1發生負跳變將使計數器加1，利用此特性，適當設置計數初值，就可以把計數輸入端T0或T1作為外部中斷懇求輸入口。其特點是以占用內部定時中斷為代價的。中斷效力程序的入口地址依然為000BH或001BH。單片機原理及應用單片機原理及應用教學課件教學課件 2 2查詢方式擴展外部中斷懇求輸入口查詢方式擴展外部中斷懇求輸入口 把多個中斷源經過硬件如與非門引入外部中斷輸入端，把多個中斷源經過硬件如與非門引入外部中

41、斷輸入端，同時又連到某個同時又連到某個I/OI/O口。當有中斷源懇求中斷時，在中斷效力口。當有中斷源懇求中斷時，在中斷效力程序中經過軟件查詢可確定哪一個是正在懇求的中斷源，其查程序中經過軟件查詢可確定哪一個是正在懇求的中斷源，其查詢的次序可由中斷優先級決議。其特點是中斷呼應速度較慢。詢的次序可由中斷優先級決議。其特點是中斷呼應速度較慢。 適用于外部中斷源較多的場所。適用于外部中斷源較多的場所。3 3運用公用芯片擴展外部中斷懇求輸入口運用公用芯片擴展外部中斷懇求輸入口 當外部中斷源較多，同時又要求中斷呼應速度很高時，查當外部中斷源較多，同時又要求中斷呼應速度很高時，查詢方式擴展外部中斷懇求輸入口

42、的方法很難滿足要求。這時可詢方式擴展外部中斷懇求輸入口的方法很難滿足要求。這時可以運用公用接口芯片進展外部中斷懇求輸入口的擴展。以運用公用接口芯片進展外部中斷懇求輸入口的擴展。74LS14874LS148優先級編碼器和可編程中斷控制器優先級編碼器和可編程中斷控制器82598259均可以實現該均可以實現該義務。義務。 單片機原理及應用單片機原理及應用教學課件教學課件 3.3 MCS-51單片機的定時器/計數器 3.3.1 定時器定時器/計數器計數器 1根本概念根本概念1計數：計數是指對外部事件的個數進展計量。計數：計數是指對外部事件的個數進展計量。其本質就是對外部輸入脈沖的個數進展計量。實其本質

43、就是對外部輸入脈沖的個數進展計量。實現計數功能的器件稱為計數器?，F計數功能的器件稱為計數器。2定時：定時：8051單片機中的定時器和計數器是一個單片機中的定時器和計數器是一個部件，只不過計數器記錄的是外界發生的事件，部件，只不過計數器記錄的是外界發生的事件，而定時器那么是由單片機內部提供一個非常穩定而定時器那么是由單片機內部提供一個非常穩定的計數源進展定時的。這個計數源是由單片機的的計數源進展定時的。這個計數源是由單片機的晶振經過晶振經過12分頻后獲得的一個脈沖源。所以定時分頻后獲得的一個脈沖源。所以定時器計數脈沖的時間間隔與晶振有關。器計數脈沖的時間間隔與晶振有關。單片機原理及應用單片機原理

44、及應用教學課件教學課件 3定時的種類定時的種類 軟件定時：利用執行一個循環程序進展時間延遲。其特點是軟件定時：利用執行一個循環程序進展時間延遲。其特點是定時時間準確，不需外加硬件電路，但占用定時時間準確，不需外加硬件電路，但占用CPU時間。因此時間。因此軟件定時的時間不宜過長。軟件定時的時間不宜過長。 硬件定時：利用硬件電路實現定時。其特點是不占用硬件定時：利用硬件電路實現定時。其特點是不占用CPU時時間，經過改動電路元器件參數來調理定時，但運用不夠靈敏間，經過改動電路元器件參數來調理定時，但運用不夠靈敏方便。對于時間較長的定時，常用硬件電路來實現。方便。對于時間較長的定時，常用硬件電路來實現

45、。 可編程定時器：經過公用的定時器可編程定時器：經過公用的定時器/計數器芯片實現。其特計數器芯片實現。其特點是經過對系統時鐘脈沖進展計數實現定時，定時時間可經點是經過對系統時鐘脈沖進展計數實現定時，定時時間可經過程序設定的方法改動，運用靈敏方便。也可實現對外部脈過程序設定的方法改動，運用靈敏方便。也可實現對外部脈沖的計數功能。沖的計數功能。單片機原理及應用單片機原理及應用教學課件教學課件 MCS-51單片機內部有兩個16位可編程的定時器/計數器，簡稱為T0和T1，均可作定時器用也可計數器，它們均是二進制加法計數器，當計數器計滿回零時能自動產生溢出中斷懇求，表示定時時間已到或計數已終止。適用于定

46、時控制、延時、外部計數和檢測等。計數器：對引腳T0P 3.4 和T1P3.5.輸入的外部脈沖信號計數，當輸入脈沖信號從1到0的負跳變時，計數器就自動加1。計數的最高頻率普通為振蕩頻率的1/24。定時器：對系統晶振振蕩脈沖的12分頻輸出進展計數。 1定時器/計數器的構造組成：16位加法計數器、任務方式存放器TMOD和控制存放器TCON。 T0： TL0低8位和TH0高8位 T1： TL1低8位和TH1高8位2MCS-51內部定時器內部定時器/計數器計數器 單片機原理及應用單片機原理及應用教學課件教學課件 8051單片機內部的定時器/計數器的構造如以下圖所示。單片機原理及應用單片機原理及應用教學課

47、件教學課件 2 2控制存放器控制存放器TCON (88H) TCON (88H) TF1 TR1 TF0 TR0 IE1 IT1 IE0 IT0TF0/TF1：T0/1計數溢出標志位?？捎糜趹┣笾袛嗷蚬┯嫈狄绯鰳酥疚弧？捎糜趹┣笾袛嗷蚬〤PU查詢。在進入中斷效力程序時會自動清零；但在查詢方式時查詢。在進入中斷效力程序時會自動清零；但在查詢方式時必需軟件清零。必需軟件清零。 =1 ：計數溢出；：計數溢出； =0 ：計數未滿。：計數未滿。TR0/TR1：T0/1啟?？刂莆弧⑼？刂莆?。 =1 ：啟動計數；：啟動計數； =0： 停頓計數。停頓計數。IE0/IE1和和IT0/IT1：用于管理外部中斷前

48、面已引見過。：用于管理外部中斷前面已引見過。單片機原理及應用單片機原理及應用教學課件教學課件 M1,M0 M1,M0：任務方式選擇位：任務方式選擇位 。 =00=00：1313位定時器位定時器/ /計數器；計數器； =01=01：1616位定時器位定時器/ /計數器常用；計數器常用； =10=10：可自動重裝的：可自動重裝的8 8位定時器位定時器/ /計數器計數器常用；常用； =11=11：T0 T0 分為分為2 2個個8 8位定時器位定時器/ /計數器；僅計數器；僅適用于適用于T0T0。 C/ C/ ：定時方式：定時方式/ /計數方式選擇位。計數方式選擇位。 = 1= 1：選擇計數器任務方式

49、，對：選擇計數器任務方式，對T0/T1T0/T1引引腳輸入的外部事件的負脈沖計數；腳輸入的外部事件的負脈沖計數； = 0 = 0 ：選擇定時器任務方式，對機器周：選擇定時器任務方式，對機器周期脈沖計數定時。期脈沖計數定時。 如下頁圖所示。如下頁圖所示。2 2任務方式存放器任務方式存放器TMOD TMOD GATE C / T M1 M0 GATE C / T M1 M0T1T0T單片機原理及應用單片機原理及應用教學課件教學課件 GATE：門控位，定時器：門控位，定時器/計數器的啟計數器的啟/停可由軟件與硬件兩者控?？捎绍浖c硬件兩者控制制 = 0 ：軟件控制，只由：軟件控制，只由TCON中的啟

50、中的啟/?？刂莆煌？刂莆籘R0/TR1控制控制定時器定時器/計數器的啟計數器的啟/停。停。 = 1 ：硬件控制，由外部中斷懇求信號：硬件控制，由外部中斷懇求信號 / 和和TCON中中的啟的啟/?？刂莆煌？刂莆籘R0/TR1組合形狀控制定時器組合形狀控制定時器/計數器的啟計數器的啟/停。停。 其控制邏輯如以下圖所示。其控制邏輯如以下圖所示。0INT1INT1INT單片機原理及應用單片機原理及應用教學課件教學課件 3.3.2 3.3.2 定時器定時器/ /計數器的任務方式計數器的任務方式 8051單片機的定時器/計數器共有四種任務方式，現以T0為例加以引見，T1與T0的任務原理一樣，但方式3下T1

51、停頓計數。方式如F0和用戶定義稱號等幾種方式。1任務方式0 M1M0=00 ，13位定時器/計數器 由TH0的全部8位和TL0的低5位 TL0的高3位未用構成13位加1計數器，當TL0低5位計數滿時直接向TH0進位，并當全部13位計數滿溢出時，溢出標志位TF0置“1。2任務方式1 M1M0=01 ，16位定時器/計數器 由TH0和TL0構成16位加1計數器，其他特性與任務方式0一樣。3任務方式2 M1M0=10 ，自動重裝計數初值的8位定時器/計數器 16位定時器/計數器被拆成兩個8位存放器TH0和TL0，CPU在對它們初始化時必需裝入一樣的定時器/計數器初值。以TL0作計數器，而TH0作為預

52、置存放器。當計數滿溢出時，TF0置“1，同時TH0將計數初值以硬件方法自動裝入TL0。這種任務方式很適宜于那些反復計數的運用場所如串行數據通訊的波特率發生器。單片機原理及應用單片機原理及應用教學課件教學課件 4任務方式任務方式3 M1M0=11 ， 2個個8位定時器位定時器/計數器，僅適用計數器，僅適用于于T0TL0：8位定時器位定時器/計數器，運用計數器，運用T0原有控制資源原有控制資源TR0和和TF0，其功能和操作與方式其功能和操作與方式0或方式或方式1完全一樣。完全一樣。TH0：只能作為：只能作為8位定時器，借用位定時器，借用T1的控制位的控制位TR1和和TF1，只能，只能對片內機器周期

53、脈沖計數。對片內機器周期脈沖計數。 在方式在方式3方式下，定時器方式下，定時器/計數器計數器0可以構成兩個定時器或可以構成兩個定時器或者一個定時器和一個計數器。者一個定時器和一個計數器。 T0方式方式3下的下的T1方式方式2，因定時初值能自動恢復，用作波，因定時初值能自動恢復，用作波特率發生器更為適宜。特率發生器更為適宜。單片機原理及應用單片機原理及應用教學課件教學課件 定時器/計數器可按片內機器周期定時，也可對由T0/T1引腳輸入一個負脈沖進展加法計數。在運用時，其任務方式和任務過程均可經過程序設定和控制，因此，定時器/計數器在任務前必需先對其進展初始化，計算和設置初值。 1. 定時器T0/

54、T1 中斷懇求過程 1在曾經開放T0/T1中斷允許且已被啟動的前提下，T0/T1加1計滿溢出時 TF0/TF1標志位自動置“1 ； 2CPU 檢測到TCON中TF0/TF1變“1后,將產生指令：LCALL 000BH/LCALL 001BH 執行中斷效力程序； 3TF0/TF1標志位由硬件自動清“0,以備下次中斷懇求。3.3.3 定時器定時器/計數器的運用計數器的運用 單片機原理及應用單片機原理及應用教學課件教學課件 2. 定時器定時器/計數器初始化的步驟計數器初始化的步驟 1寫TMOD，設置定時器/計數器的任務方式； 2計算定時器/計數器的初值，寫入TH0/TH1、TL0/TL1。 3設置I

55、E、IP，以開放相應的中斷和設定中斷優先級。 3. 定時器/計數器的定時器/計數器范圍 1任務方式0：13位定時器/計數器方式 最大計數值= 213 = 8192 2任務方式1：16位定時器/計數器方式 最大計數值= 216 = 65536 3任務方式2和任務方式3：8位的定時器/計數器方式 最大計數值= 28 = 256 單片機原理及應用單片機原理及應用教學課件教學課件 3. 計數器初值的計算 方法：用最大計數量減去需求的計數次數。即：方法：用最大計數量減去需求的計數次數。即： TC=MC 其中：其中：TC計數器需求預置的初值；計數器需求預置的初值； M計數器的模值最大計數值；計數器的模值最

56、大計數值； 方式方式0時，時，M=213；方式；方式1時，時，M=216；方式；方式2, 3時，時，M=28； C計數器計滿回計數器計滿回0所需的計數值，即設計義務要所需的計數值，即設計義務要求的計數值。求的計數值。例如：流水線上一個包裝是例如：流水線上一個包裝是12盒，要求每到盒，要求每到12盒就產生一個動盒就產生一個動作，用單片機的任務方式作，用單片機的任務方式0來控制，那么該當預置的初值為：來控制，那么該當預置的初值為： TC = M C = 213 12=8180單片機原理及應用單片機原理及應用教學課件教學課件 4. 定時器初值的計算 定時時間的計算公式為：定時時間的計算公式為： T=

57、MTCT0 或或TC=MT/T0 其中：其中：T定時器的定時時間，即設計義務要求的定時時間；定時器的定時時間，即設計義務要求的定時時間； T0計數器計數脈沖的周期，即單片機系統主頻周期計數器計數脈沖的周期，即單片機系統主頻周期的的12倍；倍； M計數器的模值；計數器的模值； TC定時器需求預置的初值。定時器需求預置的初值。 假設設初值假設設初值TC=0，那么定時器定時時間為最大。假設設，那么定時器定時時間為最大。假設設單片機系統主頻為單片機系統主頻為12MHz，那么各種任務方式定時器的最大定，那么各種任務方式定時器的最大定時時間為：時時間為：任務方式任務方式0： Tmax=2131s=8.19

58、2ms任務方式任務方式1： Tmax=2161s=65.536ms任務方式任務方式2和和3：Tmax=281s=0.256ms單片機原理及應用單片機原理及應用教學課件教學課件 5. 5. 定時器定時器/ /計數器運用舉例計數器運用舉例 例題例題4 4 設一只發光二極管設一只發光二極管LEDLED和和80518051的的P1.0P1.0腳相連。當腳相連。當P1.0P1.0腳是低電平常，腳是低電平常，LEDLED發亮；當發亮；當P1.0P1.0腳是高電平常，腳是高電平常，LEDLED不不亮。編制程序用定時器來實現發光二極管亮。編制程序用定時器來實現發光二極管LEDLED的閃爍功能，設的閃爍功能，設

59、置置LEDLED每每1s1s閃爍一次。知單片機系統主頻為閃爍一次。知單片機系統主頻為12MHz12MHz。解：定時器解：定時器/ /計數器的最長的定時是計數器的最長的定時是65.536ms65.536ms，無法實現，無法實現1s1s的的定時。可以采用軟件計數器來進展設計。定時?？梢圆捎密浖嫈灯鱽磉M展設計。單片機原理及應用單片機原理及應用教學課件教學課件 設計思想：定義一個軟件計數器單元設計思想：定義一個軟件計數器單元30H，先用定時器，先用定時器/計數計數器器0做一個做一個50ms的定時器，定時時間到了以后將軟件計數器中的定時器，定時時間到了以后將軟件計數器中的值加的值加1，假設軟件計數器計

60、到了，假設軟件計數器計到了20，取反，取反P1.0，并清掉軟件，并清掉軟件計數器中的值，否那么直接前往。那么完成了計數器中的值，否那么直接前往。那么完成了20次定時中斷才次定時中斷才取反一次取反一次P1.0，因此定時時間就為，因此定時時間就為2050=1000ms=1s。定時器定時器/計數器計數器0采用任務方式采用任務方式1，其初值為：，其初值為： 21650ms/1s=6553650000=15536=3CB0H電路圖如下：電路圖如下：單片機原理及應用單片機原理及應用教學課件教學課件 定時器初值的新算法:單片機原理及應用單片機原理及應用教學課件教學課件 程序如下：程序如下： ORG 0000